工業4.0 RFID CPS IoT

現成技術搶進工業4.0 RFID催生進化版智慧工廠

現今製造業對RFID標籤儲存資料的運用日益頻繁,不僅讓客製化產品的製造更具彈性和效率,還能提升自動化和標準化,進而提升整體效率和彈性,並且有效地降低營運成本。
過去幾年間,數種新趨勢幫助製造業進入全新演化階段。大量增長的自動化、使用智慧型物件和無線網路、以及近期的真正虛實整合系統(Cyber Physical Systems, CPS),皆將彈性和效率推上前所未及的高峰。 

而哪些因素催生了進化版智慧工廠的誕生?首先是透過物聯網(Internet of Things, IoT)開發CPS和「外部」系統之間的新通訊,催生更進步的全球網路。還有互聯服務網(Internet of Services, IoS)提供了全新服務。 

這些因素通稱為智慧製造(Smart Manufacturing)、第四次產業革命(Fourth Industrial Revolution)或工業4.0(Industry 4.0)。不論何種稱呼,結果都是一樣的,現在將更容易辨識和進行產品差異化,即使以大規模運作,製造業者都能在製程的任一步驟取得詳盡的即時資訊。 

工業4.0的優勢還延伸到工廠外,將連接、智慧以及安全功能注入整個供應鏈,讓店面購物和售後經驗更加數位化,並創造更多互動。簡言之,工業4.0改變了產品管理以及人們與產品互動的方式。 

催生工業4.0的一些技術其實不算新技術,例如製造和供應鏈使用的無線射頻辨識(RFID)已行之有年,特別是存貨控管和資產管理應用。 

RFID標籤應用廣 工業4.0揮灑空間大 

RFID在工業4.0有更多發揮空間,現今的製造應用對RFID標籤儲存資料的運用日益進步,不僅使客製化產品的製造更具彈性和效率,也能提升自動化和標準化,進而提升整體效率和彈性,進一步降低成本。 

相較於主動式標籤和條碼等常見辨識技術,被動式RFID標籤無須自備電源,也不要求在視線內進行操作。 

非接觸式技術支援多種造型尺寸,滿足各種應用或環境的不同需求。它們幾乎可以黏貼在任何物體上,也能編程數千位元(kbits)的資料,而標籤資訊的處理只要數毫秒(ms),晶片儲存資料也能重複更新。 

藉由RFID,生產、零售等相關資料都變成資產。製造業者可運用即時資訊來管理貨品種類,支援即時(Just-in-time)和順序(Just-in-sequence)製程,並深入洞察生產控制、製程最佳化以及產品品質管理。RFID標籤的大數據資料亦能追蹤生產鏈,還能記錄和客戶的互動。 

・生產製造 

RFID標籤可以整合並提升零組件、產品、機器,甚至員工的工作效率。因為產品能在特定時間點將需求告訴機器,即使是量產也能創造更龐大的個人化商機。機器在製程的每個階段可將資料寫入標籤,更新產品狀態,再將產品交給下個階段。標籤晶片內建安全機制則確保資料真實性、品質和安全性。即使產品已經完成包裝出廠,依然可以存取標籤資料,針對語言或特別國家要求等進行後期客製化。此外,同一部生產機器還能認證自身備用零件,確保正確地替換零件安裝在正確的位置,將生產錯誤降到零。 

・供應鏈 

RFID的追蹤能力可強化供應鏈的透明度和效率。數位認證也可幫助品牌主防止仿冒和水貨,並簡化商品通關。 

・售前和售後 

在零售環境中,消費者可透過RFID對產品、內容物和使用情境進行驗證並存取相關細節。當客戶購買產品後,RFID標籤能繼續創造品牌主與客戶的互動,提供替換零件、保固資訊以及正確回收資訊。RFID將工業4.0拓展到市場,支援電子商務的演進,實現所謂的互聯購物網(Internet of Shopping)。 

RFID格式應用全面 生產營運售後一把抓

遠距離RFID(Long-range RFID)和近距離RFID(Vicinity RFID)是最常運用在智慧製造上的RFID格式。遠距離RFID亦稱RAIN RFID,採用超高頻(UHF)頻段,讀寫距離長達15公尺(m),提供最快辨識率。然而,遠距離RFID需要特殊讀卡機,因此主要應用在工廠和銷貨通路內,實現存貨流程最佳化。 

相較之下,近距離RFID採用13.56MHz的高頻(HF)頻段,讀取距離較短(最高僅至1.2公尺),辨識率也低於遠距離RFID,但市面上所有支援近距離無線通訊(NFC)的智慧型手機幾乎都能讀取與NFC相容的近距離RFID標籤,這使近距離RFID標籤成為一種跨界技術,不只運用在生產和營運,更跨入售後領域,讓產品和消費者可隨時互動。 

智慧製造能夠催生對使用者更加便利的新製造系統,讓開發、安裝、服務和生命週期管理也更簡單。隨著錯誤和故障減少,可靠度和安全性也有所提升。或許,在這個充斥量產製品的世界裡,工業4.0最大的貢獻是替製造業者找到區隔產品的全新方式。 

(本文作者為恩智浦行銷經理)

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